Забелешка на уредникот: Електричната технологија е иднината на зелената земја, а технологијата на батерии е основата на електричната технологија и клучот за ограничување на големиот развој на електричната технологија. Сегашната мејнстрим технологија за батерии е литиум-јонски батерии, кои имаат добра густина на енергија и висока ефикасност. Сепак, литиумот е редок елемент со висока цена и ограничени ресурси. Во исто време, како што расте употребата на обновливи извори на енергија, густината на енергијата на литиум-јонските батерии повеќе не е доволна. како да се одговори? Mayank Jain направи преглед на некои технологии за батерии што може да се користат во иднина. Оригиналниот напис беше објавен на медиум со наслов: Иднината на технологијата на батерии
Земјата е полна со енергија, а ние правиме се што можеме за да ја фатиме и добро да ја искористиме таа енергија. Иако направивме подобра работа во транзицијата кон обновливите извори на енергија, не постигнавме голем напредок во складирањето на енергијата.
Во моментов, највисок стандард на технологија за батерии се литиум-јонските батерии. Се чини дека оваа батерија има најдобра енергетска густина, висока ефикасност (околу 99%) и долг животен век.
Па што не е во ред? Бидејќи обновливата енергија што ја зафаќаме продолжува да расте, густината на енергијата на литиум-јонските батерии повеќе не е доволна.
Бидејќи можеме да продолжиме да произведуваме батерии во серии, се чини дека ова не е голема работа, но проблемот е што литиумот е релативно редок метал, па неговата цена не е мала. Иако трошоците за производство на батерии паѓаат, потребата за складирање на енергија исто така брзо се зголемува.
Стигнавме до точка кога штом ќе се произведе литиум-јонската батерија, таа ќе има огромно влијание врз енергетската индустрија.
Поголемата енергетска густина на фосилните горива е факт, а тоа е огромен влијателен фактор кој го попречува преминот кон целосна зависност од обновливите извори на енергија. Потребни ни се батерии кои испуштаат повеќе енергија од нашата тежина.
Како работат литиум-јонските батерии
Работниот механизам на литиумските батерии е сличен на обичните хемиски батерии АА или ААА. Тие имаат анодни и катодни терминали, и електролит меѓу нив. За разлика од обичните батерии, реакцијата на празнење во литиум-јонската батерија е реверзибилна, така што батеријата може постојано да се полни.
Катодата (+ терминал) е направена од литиум железо фосфат, анодата (-терминал) е направена од графит, а графитот е направен од јаглерод. Електричната енергија е само проток на електрони. Овие батерии генерираат електрична енергија со движење на јони на литиум помеѓу анодата и катодата.
Кога се наполнети, јоните се движат кон анодата, а кога се испуштаат, јоните трчаат до катодата.
Ова движење на јоните предизвикува движење на електроните во колото, така што движењето на јоните на литиум и движењето на електроните се поврзани.
Силиконска анодна батерија
Многу големи автомобилски компании како БМВ инвестираа во развојот на силиконски анодни батерии. Како и обичните литиум-јонски батерии, овие батерии користат литиумски аноди, но наместо аноди базирани на јаглерод, тие користат силициум.
Како анода, силиконот е подобар од графитот бидејќи му се потребни 4 јаглеродни атоми за задржување на литиум, а 1 силикон може да собере 4 литиумови јони. Ова е голема надградба… што го прави силиконот 3 пати посилен од графитот.
Сепак, употребата на литиум е сепак меч со две острици. Овој материјал е сè уште скап, но исто така е полесно да се префрлат производствените капацитети во силиконски ќелии. Доколку батериите се сосема различни, фабриката ќе мора целосно да се редизајнира, што ќе предизвика атрактивноста на префрлувањето малку да се намали.
Силиконските аноди се прават со обработка на песок за да се добие чист силициум, но најголемиот проблем со кој истражувачите во моментов се соочуваат е тоа што силиконските аноди отекуваат кога се користат. Ова може да предизвика пребрзо распаѓање на батеријата. Исто така, тешко е масовното производство на аноди.
Графенска батерија
Графенот е вид на јаглеродна снегулка која го користи истиот материјал како молив, но чини многу време за да се прицврсти графит на снегулките. Графенот е пофален за одличните перформанси во многу случаи, а батериите се една од нив.
Некои компании работат на графен батерии кои можат целосно да се наполнат за неколку минути и да се испуштаат 33 пати побрзо од литиум-јонските батерии. Ова е од голема вредност за електричните возила.
Пена батерија
Во моментов, традиционалните батерии се дводимензионални. Тие се или наредени како литиумска батерија или навиткани како типична АА или литиум-јонска батерија.
Пена батеријата е нов концепт кој вклучува движење на електричен полнеж во 3D простор.
Оваа 3-димензионална структура може да го забрза времето на полнење и да ја зголеми густината на енергијата, ова се исклучително важни квалитети на батеријата. Во споредба со повеќето други батерии, пена батериите немаат штетни течни електролити.
Пена батериите користат цврсти електролити наместо течни електролити. Овој електролит не само што спроведува јони на литиум, туку и изолира и други електронски уреди.
Анодата што го задржува негативното полнење на батеријата е направена од пенлив бакар и обложена со потребниот активен материјал.
Потоа околу анодата се нанесува цврст електролит.
Конечно, таканаречената „позитивна паста“ се користи за пополнување на празнините во батеријата.
Алуминиум оксидна батерија
Овие батерии имаат една од најголемите густини на енергија од која било батерија. Неговата енергија е помоќна и полесна од сегашните литиум-јонски батерии. Некои луѓе тврдат дека овие батерии можат да обезбедат 2.000 километри електрични возила. Што е овој концепт? За референца, максималниот опсег на крстарење на Тесла е околу 600 километри.
Проблемот со овие батерии е што не може да се полнат. Тие произведуваат алуминиум хидроксид и ослободуваат енергија преку реакција на алуминиум и кислород во електролит на база на вода. Употребата на батерии троши алуминиум како анода.
Натриум батерија
Во моментов, јапонските научници работат на правење батерии кои користат натриум наместо литиум.
Ова би било нарушувачко, бидејќи натриумските батерии се теоретски 7 пати поефикасни од литиумските батерии. Друга огромна предност е што натриумот е шестиот најбогат елемент во резервите на земјата, во споредба со литиумот, кој е редок елемент.
Време на објавување: Декември-02-2019 година